Принцип работы трёхфазного индукционного двигателя

Что можно сказать об электродвигателе? Такой мотор является таким электромеханическим девайсом, который преобразует электрическую энергию в механическую энергию. В случае работы переменного тока, который является трёхфазным, наиболее часто применяющимся мотором является трехфазный индукционный мотор, ведь данный вид мотора не требует никакого стартового устройства. Можно также сказать, что данный двигатель является самозапускающимся индукционным мотором.

Для того чтобы лучше понять принцип действия трёхфазного индукционного двигателя, необходимо иметь достаточно чёткое представление об основной особенности, которая присуща конструкции данного мотора. Данный электродвигатель имеет две части, которые можно назвать основными. А именно, это статор и ротор. Чтобы хорошо представлять себе работу данного устройства нужно знать достаточно об этих составляющих.

Статор

Статор данного индукционного двигателя сделан из определённого количества слотов, для того чтобы получилась трёхфазная обмотка, которая подключена к источнику переменного тока, являющегося трёхфазным. Трёхфазная обмотка размещена в слотах таким образом, что она производит магнитное поле, которое является вращающимся. Это происходит после третьей фазы. Обмотка должна получать питание в виде переменного тока.

Ротор

Ротор данного индукционного мотора содержит многослойный сердечник, который имеет цилиндрическую форму. Этот сердечник с параллельными слотами, которые могут держать элементы, проводящие электрический ток. В роли таких элементов в данном случае выступают тяжёлые медные или алюминиевые стержни, которые подходят к каждому слоту и они замкнуты конечными кольцами.

Слоты не то что бы абсолютно параллельны оси вала. Они несколько скошены. Это обусловлено тем, что такое расположение уменьшает магнитный гудящий шум и может помочь избежать потери скорости данного мотора

О том, как работает этот двигатель

Создание магнитного поля, которое вращается

Статор мотора содержит смещённые перекрытые обмотки. Электрический угол смещения составляет 120º. Тут основная обмотка или же статор подключены к источнику тока, который является переменным и трёхфазным. Это обстоятельство уже, в свою очередь, служит причиной возникновения такого магнитного поля, которое вращается, причём вращается оно с синхронной скоростью.

Секреты вращения:

Согласно закону Фарадея “электродвижущая сила, которая вызвана в какой-либо электрической схеме, является следствием процента изменения магнитного потока, который идёт через схему”. Так как обмотка ротора в индукционном моторе тоже замкнута через внешнее сопротивление или прямо замкнуто замыкающим кольцом, и отрезает магнитное поле статора (вращающееся), электродвижущая сила появляется на медном стержне ротора, и благодаря этой силе электрический ток течёт через элемент ротора, который специально для этого предназначен.

Здесь относительная скорость между вращающемся магнитным потоком и статичным проводящим элементом ротора является причиной возникновения электрического тока. Отсюда, исходя из закона Ленца, ротор будет вращаться непосредственно в том же направлении, чтобы относительная скорость уменьшилась.

Таким образом, исходя из принципа действия этого электрического двигателя, можно заметить, что скорость, которую имеет ротор, не должна достигать синхронной скорости, которая производится статором. Если скорости были бы равны, то не было бы такой относительной скорости, так что не возникало бы и электродвижущей силы в роторе, не было бы потока электрического тока, и поэтому не было бы крутящего момента.

Следовательно, ротор не может достичь синхронной скорости. Разница между скоростью статора (синхронная скорость) и скоростью ротора называется проскальзыванием. Вращение магнитного поля в индукционном двигателе имеет преимущество, что не нужны никакие электрические связи с ротором.

Пора подвести итоги. Из перечисленных выше особенностей трехфазного индукционного мотора следует, что:

— Данный электродвигатель самозапускающийся и не нуждается в помощи какого-то другого элемента для своего старта.

— Этот мотор имеет меньше противодействия арматуры и искрообразования на щётках в силу того, что отсутствуют коммутаторы и щётки, которые могут вызывать образование искр.

— Электродвигатель данного типа прочен по конструкции, что, конечно же, является большим плюсом.

— Мотор экономичный, что делает его интересным решением во многих областях; соответственно, данный двигатель имеет неплохие перспективы, ведь он будет достаточно популярен и востребован.

— Данный электродвигатель довольно лёгок в обслуживании, что опять же позволяет назвать его перспективным, ведь данное качество интересно любому пользователю подобных устройств, который понимает важность этого нюанса.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Однофазные асинхронные двигатели устройство принцип работы

Однофазный электродвигатель 220 Вольт

Однофазная энергетическая система широко применяется по сравнению с трёхфазной для домашнего пользования, коммерческих целей и, в какой-то степени, для индустриальных задач. Однофазная система более экономична, энергетические же потребности в большинстве домов, офисов, магазинов весьма невелики. По этой причине однофазная система является очень подходящей в данном случае.
Однофазные электродвигатели просты по своей конструкции. Они недороги, прочны, их легко обслуживать и ремонтировать. Благодаря всем этим достоинствам, однофазный мотор нашёл применение в вентиляторах, пылесосах и т.д.

Данные моторы классифицируют так:

1. Однофазные индукционные двигатели или асинхронные двигатели.

2. Однофазные синхронные двигатели.

3. Коллекторные двигатели.

Устройство электродвигателя.

Как и любой электродвигатель, асинхронный мотор также имеет две главные составляющие. Этими компонентами являются ротор и статор.

Статор

Как можно догадаться из его названия, статор является стационарной частью индукционного мотора. На статор этого двигателя подаётся однофазный переменный ток.

Ротор

Ротор является вращающейся частью индукционного мотора. Ротор соединен с механической нагрузкой за счёт вала. Ротор в однофазном индукционном двигателе относится к типу роторов, который называют клетка для белки.

Конструкция данного электродвигателя почти такая же, как “клетка для белки” трёхфазного двигателя, за исключением того, что в асинхронном двигателе у статора две обмотки, по сравнению с одиночной обмоткой статора у трёхфазного индукционного мотора.

Радиальные вентиляторы с электродвигателем

В современных системах вентиляции, охлаждения, нагнетания воздуха повсеместно наблюдается тенденция замещения осевых вентиляторов устройствами центробежного типа – радиальными вентиляторами . Подобная конструкция позволяет существенно повысить мощность и КПД, обеспечивает стабильность работы и долговечность механизма. Рост спроса и, как следствие, быстрое развитие рынка сформировало широкий ассортимент центробежных вентиляторов, которые дифференцируются на различные подвиды.
Одним из наиболее перспективных является конструкция с предустановленным электродвигателем, основными преимуществами которой является отсутствие промежуточных приводных механизмов, а значит – высокая эффективность, низкий уровень шума и вибраций. Кроме того, обеспечивается защищенность силового агрегата от внешних воздействий, изолированность от потока, что создает благоприятные рабочие условия.

Про статор однофазного индукционного двигателя

Статор этого двигателя имеет многослойную штамповку для уменьшения потерь вихревого тока на его периферии. Слоты, предусмотренные на штамповке, предназначены для удерживания статора или основной обмотки. Для того чтобы уменьшить гистерезисные потери, штамповка сделана из кремнистой стали. Когда на обмотку статора подаётся однофазный переменный ток, образуется магнитное поле и двигатель вращается на скорости, которая несколько меньше синхронной скорости Ns, которая получается за счёт:

Где, f = частота подающегося напряжения, P = нормально разомкнутые полюсы мотора.

Конструкция статора асинхронного мотора похожа на конструкцию трёхфазного индукционного двигателя за исключением двух отличий в области обмотки в однофазном индукционном моторе.

1. Во-первых, однофазные индукционные моторы в большинстве своём выпускаются с катушками, имеющими не перекрещивающиеся лобовые соединения. Количество оборотов на катушку может быть легко отрегулировано при помощи катушек с не перекрещивающимися лобовыми соединениями. Распределение магнитодвижущей силы почти синусоидально.

2. За исключением двигателя с экранированным полюсом, асинхронный мотор имеет две обмотки на статоре, а именно основную и вспомогательную. Данные обмотки размещены квадратурно по отношению друг к другу.

Классификация радиальных вентиляторов с электродвигателем

Классификация устройств, оснащенных электродвигателем, может осуществляться как по признакам, свойственным всему классу вентиляторов центробежного типа, так и по некоторым специфическим признакам. Начнем с общих. Основным и важнейшим из них является назначение, которым может быть:

• вентиляция помещений;
• перемещение газообразных веществ;
• создание давления или разрежения;
• охлаждение или подогрев.

От назначения зависит и комплектация устройств дополнительными деталями и элементами. Это могут быть крепежные детали, магистрали, нагревательные элементы, датчики и др.

На характер работы вентилятора существенно влияет форма изгиба его лопастей. Так, загнутую вперед крыльчатку устанавливают в случае необходимости перемещения больших объемов газа в течение малого периода времени, при этом обязательным условием является малое давление среды и отсутствие в ней механических примесей.

Изгиб назад также очень эффективен, кроме того, он обеспечивает гибкий диапазон пользовательских настроек и предоставляет возможность работы со среднезагрязненными средами.

Прямые лопасти – шумный и крайне малопроизводительный вариант, к достоинствам которого относится полная неприхотливость к разновидности среды, ее составу и чистоте.

Важной характеристикой является класс защиты вентилятора по двум стандартам – пылевлагозащищенности и взрывозащищенности. Если первый важен исключительно для обеспечения бесперебойной работы подвижных элементов и электрических систем, то второй обязательно учитывается при работе с огне- и взрывоопасными веществами, а также организации вентиляции мест их теоретического или фактического скопления, к примеру, шахт.

Специфические критерии классификации зависят от параметров электродвигателя, к которым относятся:

• Тип, напряжение, частота и сила тока. В промышленных сетях наибольшее распространение получили трехфазные электродвигатели номинальным напряжением 220 В или 380 В при частоте тока 50 Гц.
• Мощность – величина, характеризующая количество расходуемой энергии, измеряется в Вт и кВт. Характерная особенность радиальных вентиляторов с электродвигателем – наличие двух взаимосвязанных мощностей. Первая (она несколько больше) характеризует электрическую мощность как произведение напряжения и силы тока. Вторая (фактическая) учитывает потери в процессе трансформации и передачи энергии и представляет собой механическую величину.
• Скорость вращения, интенсивность потока и другие динамические показатели – являются результатом измерения и анализа работы устройства с помощью соответствующих датчиков.
• Время и условия включения – параметр, обоснованный идей обеспечения относительной автономности устройства. Его примером может служит оснащение охлаждающего вентилятора элементарным температурным датчиком, включающим устройство при превышении определенного порога. Использование электричества в качестве источника энергии позволило массово использовать подобные механизмы.

Выбор конкретного вида должен осуществляться с учетом особенностей системы, условий внешней среды, а также длительного прогноза возможных изменений этих параметров. Учитывается объем газообразного вещества, перемещаемого за единицу времени, выполненная при этом механическая и электрическая работа, влияние этих и других параметров на ресурс аппаратной части устройства.

Только после детальной проработки теоретической базы, выполнения расчетов и сопоставления полученных значений с практическими данными этап проектирования установки радиального вентилятора с электродвигателем можно считать завершенным.

Источник

О роторе однофазного электродвигателя.

Устройство данной составляющей этого двигателя похоже на “клетку для белки” трёхфазного индукционного мотора. Ротор имеет форму цилиндра. У данной составляющей двигателя есть слоты по всей периферии. Слоты не параллельны по отношению друг к другу, но немного скошены, так как скашивание препятствует магнитной блокировке зубов статора и ротора и делает работу индукционного мотора более гладкой и тихой.

Ротор в форме клетки для белки состоит из стержней. Эти стержни сделаны из одного из трёх металлов. Они могут быть алюминиевыми, могут быть медными, могут латунными. Данные стержни называют проводниками ротора, и они располагаются в слотах на периферии данной составляющей двигателя. Проводники перманентно замкнуты за счёт медных или алюминиевых колец, которые называют замыкающими кольцами. Для того чтобы обеспечивать механическую силу, эти проводники связаны с замыкающим кольцом, и следовательно, они формируют абсолютно замкнутую схему, напоминающую клетку. Поэтому эти двигатели и стали называть индукционными моторами-клетками для белки.

Так как стержни перманентно замкнуты при помощи замыкающих колец, электрическое сопротивление данной части мотора очень невелико, и нет возможности добавить внешнее сопротивление, поскольку стержни, как уже говорилось, перманентно замкнуты. Отсутствие контактного кольца и щёток делает устройство однофазного индукционного мотора очень простым и надёжным.

Перемотка якоря

Процесс замены обмотки коллекторного двигателя несколько похож за исключением небольших нюансов, связанных с особенностью исполнения. Например, на перемотку отправляют якорь, а не корпус, при условии, что проблема возникла не с катушками возбуждения. Помимо этого имеются следующие отличия:

• Для намотки применяется специальный станок, более сложной конфигурации.
• Обязательно необходима проточка, балансировка якоря (в финальной части процесса), а также его чистка и шлифовка.
• При помощи специального фрезерного станка производится нарезка коллектора.

Для перечисленных процессов требует спецоборудование, без него перемотка электродвигателей — пустая трата времени.

Источник

Принцип работы двигателя

ВНИМАНИЕ: Известно, что для действия любого мотора, который действует за счёт электроэнергии, будь-то мотор, использующий переменный ток или постоянный, нужно два магнитных потока. Взаимодействие между этими вот потоками обеспечивает требуемый крутящий момент, который является желаемым параметром для любого вращающегося мотора.

Когда на обмотку статора мотора приходит однофазный переменный ток, переменный ток начинает проходить через статор или основную обмотку. Этот переменный ток порождает переменный магнитный поток, который называют основным магнитным потоком.

Почему данный мотор не является самозапускающимся?

Согласно теории, гласящей о двойном вращающемся поле, любое изменяющееся значение может быть поделено на 2 компонента. Каждый имеет магнитуду, равную половине максимальной магнитуды переменного значения. Оба данных компонента крутятся в противоположном направлении по отношению друг к другу. Например, магнитный поток, φ может быть разделён на 2 составляющие:

Каждый из этих компонентов вращается в противоположном направлении. Если один φm / 2 вращается по часовой стрелке, то другой φm / 2 вращается против. Когда однофазный переменный ток идёт на обмотку статора данного двигателя, он производит собственный магнитный поток магнитуды, φm.

В соответствии с теорией о двойном поле, которое вращается, этот переменный магнитный поток, φm разделён на 2 компонента магнитуды φm / 2. Каждый будет вращаться в противоположном направлении, с синхронной скоростью, Ns. Назовём эти 2 компонента магнитного потока как передний компонент потока, φf и задний компонент потока, φb.

Результат двух компонентов в любой момент даёт значение мгновенного магнитного потока статора в данный конкретный момент.

Теперь при старте, и передняя, и задняя составляющие магнитного потока точно являются противоположными. Также оба компонента магнитного потока равны по магнитуде. Поэтому они аннулируют друг друга, и поэтому получающийся крутящий момент у ротора на старте равен нулю. Поэтому такие вот двигатели не являются самозапускающимися.

Методы, которыми можно сделать данный электродвигатель самостартующим

Эти моторы не запускаются сами, потому что создаваемый магнитный поток статора является изменяющимся по характеру и при запуске 2 компонента этого потока аннулируют друг друга, и поэтому не появляется крутящего момента .

Решить эту проблему можно, если сделать магнитный поток статора потоком вращающегося типа, а не переменного типа, который вращается лишь в одну сторону. Тогда мотор станет самозапускающимся. Теперь, для того чтобы произвести это вращающееся магнитное поле, понадобится два переменных магнитных потока, имеющие угол фазы с некоторой разницей между ними.

Когда эти два потока взаимодействуют, они производят результирующий магнитный поток. Этот поток вращается по своей сути и вращается в пространстве только в одном направлении. Когда двигатель начнёт вращаться, дополнительный магнитный поток может быть удалён.

Мотор будет продолжать вращаться под воздействием только основного магнитного потока. В зависимости от методов превращения асинхронного электродвигателя в самозапускающийся мотор, существует в основном 4 типа однофазных индукционных моторов, а именно:

1. Индукционный электродвигатель с проскальзывающей фазой.

2. Ёмкостной электродвигатель со стартовым индуктором.

3. Емкостной индукционный электродвигатель со стартовым конденсатором.

4. Индукционный электродвигатель со экранированным полюсом.

5. Перманентный емкостной электродвигатель с проскальзыванием или ёмкостной мотор с одним значением.

Сравнение однофазных и трёхфазных индукционных электродвигателей

1. Однофазные электродвигатели надёжны, просты в устройстве, экономичны для маленькой мощности, если сравнивать с трёхфазными.

2. Электрический фактор мощности однофазных электродвигателей низок, если сравнить с трёхфазными.

3. Несмотря на одинаковые размеры, однофазные электродвигатели производят около 50% на выходе, тогда как трёхфазные – меньше.

4. Стартовый крутящий момент также низок для асинхронных моторов / однофазных индукционных моторов.

5. Эффективность однофазных электродвигателей меньше, чем у трёхфазных.

Однофазные индукционные электродвигатели просты, надёжны и дёшевы для маленьких мощностей. Они в целом доступны для мощности в 1 киловатт.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта Электронщик , буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное. Делитесь информацией в соцсетях, ставьте лайки, если вам понравилось — это поможет развитию канала

Источник

Однофазные электродвигатели АИРЕ — основные технические характеристики

Однофазный асинхронный электродвигатель с пусковой обмоткой

Конструкция однофазного двигателя с вспомогательной или пусковой обмоткой

Статор

имеет две обмотки, расположенные под углом 90° относительно друг друга. Основная обмотка называется главной (рабочей) и обычно занимает 2/3 пазов сердечника статора, другая обмотка называется вспомогательной (пусковой) и обычно занимает 1/3 пазов статора.

Однофазный электродвигатель с экранированными полюсами

Двигатель с экранированными полюсами

— двигатель с расщепленной фазой, у которого вспомогательная обмотка короткозамкнута.

Статор

однофазного асинхронного двигателя с экранированными полюсами обычно имеет явно выраженные полюса. На явно выраженных полюсах статора намотаны катушки однофазной обмотки возбуждения. Каждый полюс статора разделен на две неравные части аксиальным пазом. Меньшую часть полюса охватывает короткозамкнутый виток.
Ротор
однофазного двигателя с экранированными полюсами — короткозамкнутый в виде «беличьей» клетки.

При включении однофазной обмотки статора в сеть в магнитопроводе двигателя создается пульсирующий магнитный поток. Одна часть которого проходит по неэкранированной Ф’, а другая Ф» — по экранированной части полюса. Поток Ф» наводит в короткозамкнутом витке ЭДС Ek, в результате чего возникает ток Ik отстающий от Ek по фазе из-за индуктивности витка. Ток Ik создает магнитный поток Фk, направленный встречно Ф», создавая результирующий поток в экранированной части полюса Фэ=Ф»+Фk. Таким образом, в двигателе потоки экранированной и неэкранированной частей полюса сдвинуты во времени на некоторый угол.

Пространственный и временной углы сдвига между потоками Фэ и Ф’ создают условия для возникновения в двигателе вращающегося эллиптического магнитного поля, так как Фэ ≠ Ф’.

Пусковые и рабочие свойства рассматриваемого двигателя невысоки. КПД намного ниже, чем у конденсаторных двигателей такой же мощности, что связано со значительными электрическими потерями в короткозамкнутом витке.

ДВУХФАЗНЫЕ И ОДНОФАЗНЫЕ АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ

Если снабдить статор двигателя только одной однофазной обмоткой (рис. .14.33), то переменный ток в ней будет возбуждать в машине, пока ее ротор неподвижен, переменное магнитное поле, ось которого тоже неподвижна. Это поле будет индук­тировать в обмотке ротора ЭДС, под действием которой в ней возникнут токи. Взаимо­действие токов ротора с магнитным полем статора соз­даст электромагнитные силы f

, противоположно направленные в правой и левой половинах ротора. Вследствие этого результирующий момент, действующий на ротор, окажется равен нулю. Следовательно, при на­личии одной обмотки начальный пусковой момент од­нофазного двигателя равен нулю, т. е. такой двига­тель сам с места тронуться не может.

Применяются два способа создания в двигателях, подключаемых к одной фазе сети, начального пуско­вого момента, в соответствии с чем эти двигатели де­лятся на двухфазные и однофазные.

Двухфазные асинхронные двигатели. Двухфазные двигатели помимо обмотки, включаемой непосредст­венно на напряжение сети, снабжаются второй об­моткой, соединяемой последовательно с тем или дру­гим фазосмещающим устройством (конденсатором, ка­тушкой индуктивности). Наиболее выгодным из них яв­ляется конденсатор (рис. 14.34), а соответствующие двигатели именуются конденсаторными.

В пазах стато­ра подобных двигателей размещаются две фазные обмотки, каждая из которых за­нимает половину всех пазов. Таким путем осуществляется условие получения вра­щающего момента посредством индукционного механизма (см. § 12.9): наличие двух переменных магнитных потоков, смещенных в пространстве и сдвинутых по фазе относительно друг друга.

Наиболее выгодным является круговое вращающееся магнитное поле. Оно может быть осуществлено в двухфазном двигателе. При этом, однако, приходится выбирать условия, при которых предпочтительнее получить круговое поле, а сле­довательно, и наибольший вращающий момент — при спуске двигателя или при но­минальной нагрузке.

Действительно, если токи в обмотках статора 1

и 2 имеют равные действующие значения и сдвинуты относительно друг друга по фазе на угол /2, то возбуждаемое ими магнитное поле имеет составляющие
Вх
и
Ву,
определяемые выражениями (14. 2) и (14.3). Результирующее магнитное поле в этом случае представляет собой круговое вращающееся поле.

Если емкость конденсатора подобрана так, что круговое магнитно.: поле созда­ется при пуске двигателя, то при номинальной нагрузке изменение тока второй обмотки вызовет изменение падения напряжения на конденсаторе, а следовательно, и напря­жения на второй обмотке по значению и фазе. В результате вращающееся магнит­ное поле станет эллиптическим (при вращении поток будет пульсировать), что обусло­вит уменьшение вращающего момента.

Ценой усложнения установки — посредством отключения части конденсаторов при переходе от пусковых условий к рабочим (штрихпунктирные соединения на рис. 14.34) можно этот недостаток устранить. Это уменьшение емкости конденсаторов может выполняться автоматически центробежным выключателем,- срабатывающим, когда частота вращения двигателя достигает 75—80 % номинальной, или воздействием реле времени.

Двухфазные двигатели применяются в автоматиче­ских устройствах также в качестве управляемых двигате­лей: их частота вращения или вращающий момент регули­руется изменением действующего значения или фазы на­пряжения на одной из обмоток. Такие двигатели вместо обычного ротора с короткозамкнутой обмоткой снабжают­ся ротором в виде полого тонкостенного алюминиевого ци­линдра («стаканчика»), вращающегося в узком воздушном зазоре между статором и неподвижным центральным сер­дечником из листовой стали (внутренним статором). Это двигатели с полым ротором

обладают ничтожной инер­цией, что практически очень важно при регулировании некоторых производственных процессов. На рис. 14.35 показан график зависимости частоты вращения такого двигателя от напряжения на управляющей обмотке.

Однофазные асинхронные двигатели не развивают начального пускового момента. Но если ротор однофазного двигателя раскрутить в любую сторону при помощи внеш­ней силы, то в дальнейшем этот ротор будет вращаться самостоятельно и может развивать значительный вращающий момент.

Сходные условия создаются у трехфазно­го двигателя при перегорании предохраните­ля в одной из фаз. В таких условиях од­нофазного питания трехфазный двигатель будет продолжать работать. Только во из­бежание перегрева двух обмоток, остающих­ся включенными, необходимо, чтобы на­грузка двигателя не превышала 50—60 % номинальной.

Работу однофазного двигателя можно объяснить на основании того, что перемен­ное магнитное поле можно рассматривать как результат наложения двух магнитных по­лей, вращающихся в противоположные стороны с постоянной угловой ско­ростью /р.

Амплитудные значения магнитных потоков этих полей
Ф1т
и
Ф
IIm оди­наковы и равны половине амплитуды магнитного потока переменного поля машины:

Ф1т

=
Ф
IIm =
Ф
m /2

Простое графическое построение (рис. 14.36) показывает, как в результате сло­жения двух одинаковых магнитных потоков Ф1m и ФIIт, вращающихся в противо­положные стороны, получается магнитный поток, изменяющийся по синусоидаль­ному закону: Ф = Фт sin t.

В однофазном двигателе это положение справедливо, только пока ротор не­подвижен. Рассматривая в этих условиях переменное поле как складывающееся из двух вращающихся полей, можно заключить, что под действием обоих этих полей в обмотке ротора будут одинаковые токи. Токи ротора, взаимодействуя с вращающи­мися полями, создтют два одинаковых вращающихся момента, направленных в про­тивоположные стороны и уравновешивающих друг друга.

Это равенство двух моментов нарушается, если привести ротор во вращение в любом направлении. В этих условиях вращающий момент, создаваемый прямо вращающимся полем (короче, прямым полем), т. е. полем, вращающимся в ту же сто­рону, что и ротор, становится значительно больше момента, развиваемого обратно вращающимся полем (короче, обратным полем), благодаря чему ротор может не только самостоятельно вращаться, но и приводить во вращение какой-либо механизм.

Ослабление противодействующего момента при вращении ротора вызывается ослаблением обратного поля. Относительно этого поля, вращающегося против направления вращения ротора, скольжение ротора равно:

sII= = = 2-s1

где sI — скольжение ротора по отношению к прямому полю.

Выражение (14.36) показывает, что частота токов, индуктируемых в роторе обратным полем, относительно высока — близка к удвоенной частоте сети. Для токов такой повышенной частоты индуктивное сопротивление ротора во много раз больше его активного сопротивления, вследствие чего токи, индуктируемые обратным полем, становятся почти чисто реактивными. Согласно рис. 14.21 поле этих токов оказы­вает сильное размагничивающее действие на поле, их ин актирующее, следовательно, на обратное поле двигателя. Благодаря этому при малых скольжениях sl

результи­рующее магнитное поле машины становится почти круговым вращающимся полем, а противодействующий момент обратного поля в этих условиях мал.

Рис. 14.36.

Для каждого из полей мы можем применить известные нам кривые зависимости момента от скольжения обычного трехфазного асинхронного двигателя и определить результирующий момент М

как разность прямого MI и обратного MII моментов (рис. 14.37). Существенной особенностью однофазного двигателя является наличие небольшого отрицательного момента
М0
при синхронной частоте вращения ротора по отношению к прямому полю.

Возрастание скольжения sI, при увеличении нагрузки вызывает у однофазного двигателя не только увеличение тока I1 индуктируемого прямым полем, но и уве­личение тормозного момента обратного поля, вследствие чего работа однофазного дви­гателя значительно менее устойчива, чем трех­ фазного, а его максимальный момент сущест­венно меньше. Вследствие ряда дополните­льных потерь КПД однофазного двигателязначительно ниже, чем трехфазного.

Задача пуска в ход однофазного двига­теля решается посредством применения того или другого пускового устройства. Чаще всего это дополнительная обмотка, подоб­ная второй обмотке двухфазного двигателя, но отключаемая по окончании пуска, так как она рассчитывается лишь на кратковре­менную нагрузку током. Последовательно с этой обмоткой включается то или иное фазосмещающее устройство.

Асинхронные двигатели с расщепленны­ми полюсами. Пусковое устройство в одно­фазном асинхронном двигателе может оста­ваться включенным и при нормальной ра­боте двигателя. Это имеет место в асинхронных двигателях с расщепленными по­люсами. Такие двигатели можно рассматривать как промежуточные между однофаз­ными и двухфазными асинхронными двигателями (рис. 14.38). Этот двигатель снабжен короткозамкнутой обмоткой шк, которая охватывает часть явновыраженного полюса, на котором размещена главная (первичная) обмотка 1

. Ток
I1
в обмотке
1
, подключенной к сети, возбуждает магнитный поток Ф1. Часть последнего, пронизы­вая обмотку
wK,
индуктирует в ней ток I2, значительно отстающий по фазе от
I1
. Этот ток возбуждает второй магнитный поток двигателя. Таким образом, в двигателе создается система двух переменных магнитных потоков, не совмещенных простран­ственно и сдвинутых по фазе, т. е. создаются условия, подобные условиям в индук­ционных электроизмерительных приборах (см. рис. 12.23), следовательно, возникает вращающееся магнитное поле, которое, воздействуя на короткозамкнутый ротор
2,
создает соответствующий вращающий момент. Эти двигатели изготовляются миниа­тюрными (мощностью 0,5—30 Вт) и широко применяются для самых различных целей — главным образом, в качестве привода исполнительных механизмов.

принцип работы, преимущества и недостатки

Асинхронный электродвигатель — это электрическая машина, работающая на переменном токе. Для создания крутящего момента она использует вращающееся магнитное поле, которое образуется в статоре. Электродвигатели асинхронные трехфазные находят применение в промышленности, строительстве, используются в бытовых приборах. Они обладают простой и надёжной конструкцией, требуют мало ухода, имеют простой запуск и выносят большие перегрузки.

• Устройство и принцип работы
• Способы подключения
• Преимущества и недостатки трёхфазных двигателей
• Защита электродвигателей

Устройство и принцип работы

Асинхронный трехфазный двигатель имеет неподвижную часть — статор и вращающуюся — ротор. Между ротором и статором образован воздушный зазор около двух миллиметров. Статор двигателя имеет три обмотки, расположенные под углом 120°. Внутри находится магнитопровод. При подаче на обмотки переменного напряжения в них создаётся вращающееся магнитное поле, которое наводит индукционный ток в роторе.

Крутящий момент появляется при взаимодействии вращающихся магнитных полей статора и ротора. В рабочем режиме частота вращения ротора всегда меньше частоты вращения магнитного поля. Из-за этого отставания двигатель называется асинхронным. Проводники трехфазной обмотки статора укладываются в пазах. Магнитопровод статора набирается из пластин.

Двигатели бывают с короткозамкнутым и фазным ротором. Короткозамкнутый ротор иногда называют «беличье колесо». Он составлен из стержней, замкнутых с торцов двумя кольцами. Материал стержней — это алюминий и реже медь или латунь. Фазные роторы имеют три обмотки, расположенные так же, как и на статоре.

Выводы обмотки соединяются с закреплёнными на валу контактными кольцами. Кольца изолируются между собой и от вала. С помощью щёток к ним присоединяется реостат, служащий для регулировки оборотов электродвигателя.

Способы подключения

Концы обмоток выводятся на клеммник и коммутируются по стандартным схемам «звезда» или «треугольник». Разница между схемами состоит в том, что у «звезды» линейное напряжение больше, чем у «треугольника». На практике часто применяют комбинированное подключение. Во время запуска и разгона коммутируют «звезду», а «треугольник» используют в рабочем режиме. Методы подключения двигателя к сети:

• Прямое подключение.
• Через устройство плавного пуска. Применяется в случае, когда регулировка требуется только в момент пуска.
• При помощи инвертора, который регулирует частоту подаваемого на вход напряжения. Он регулирует плавный пуск и остановку двигателя, изменяет частоту вращения ротора.

Преимущества и недостатки трёхфазных двигателей

Асинхронные электродвигатели находят применение в приводах станков, подъёмных кранов, лифтов, лебёдок, сельскохозяйственных машин, прокатных станов. К их преимуществам относятся следующие факторы:

• простое устройство;
• надёжность и долговечность;
• невысокий уровень шума;
• работа прямо от трёхфазной сети.

Низкая стоимость электрических машин и простота в эксплуатации обуславливают их частое использование в промышленных установках. Но наряду с несомненными преимуществами у этих машин имеются и недостатки:

• Отсутствие простых способов регулирования скорости.
• Зависимость частоты вращения ротора от нагрузки на валу. При увеличении нагрузки скорость вращения снижается.
• Высокий пусковой ток.
• Чувствительность к изменениям сетевого напряжения.
• Большое потребление реактивной мощности.

Асинхронные двигатели представляют собой индуктивную нагрузку и потребляют реактивную мощность, которая не производит механической работы. Она нагревает кабели, понижает напряжение, повышает ток.

Потребление индуктивной мощности можно компенсировать с помощью установки батарей конденсаторов параллельно мотору. Это позволит уменьшить потери и затраты на электроэнергию.

Защита электродвигателей

Автоматы защиты электродвигателя трёхфазного предохраняют от тока короткого замыкания, от длительных перегрузок, от дисбаланса фаз в электропитании или внутри электродвигателя. Это приводит к перегреву двигателя и к отказам в работе. Защитное устройство автоматически отключит двигатель при появлении нештатной ситуации.

Часто применяется защита электродвигателя при помощи универсальных мотор-автоматов. Эти устройства имеют модульную конструкцию и управляют работой силовых контакторов, а некоторые мотор-автоматы разрешают точно регулировать параметры защитного отключения.

При выборе асинхронных машин и в процессе их эксплуатации следует учитывать характеристики асинхронного электродвигателя. Только при этом условии можно добиться наиболее эффективного использования установки.

Принцип работы асинхронного двигателя — StudiousGuy

Асинхронные двигатели — одно из величайших изобретений в истории человечества. На долю этой технологии приходится около 45% общего потребления электроэнергии во всем мире, и она широко распространена в современном машиностроении. Фактически, всемирно известная электромобильная корпорация Tesla назвала свою организацию в честь изобретателя асинхронного двигателя Николы Теслы. Асинхронный двигатель представляет собой электрический двигатель переменного тока (AC), который использует электромагнитную индукцию для преобразования электрической энергии в механическую. Он также известен как асинхронный двигатель, так как частота вращения двигателя обычно меньше и не синхронизирована с частотой входного переменного тока. Асинхронные двигатели имеют ряд преимуществ по сравнению с эквивалентными двигателями постоянного тока, такие как более низкая стоимость строительства и обслуживания, простота эксплуатации, более высокая скорость, долговечность и т. д., что делает их более применимыми. Чтобы понять работу асинхронного двигателя, давайте сначала разберемся в деталях, которые делают его превосходной машиной.

Указатель статей (Щелкните, чтобы перейти)

Компоненты асинхронного двигателя

Асинхронный двигатель может иметь несколько форм и размеров, но чаще всего это цилиндрическое устройство с осевым валом, выступающим из него. Вращательное действие вала осуществляется за счет особого расположения следующих компонентов.

Статор

Статор асинхронного двигателя представляет собой полый цилиндрический сердечник, состоящий из ламинированных и слоистых тонких металлических листов. Это стационарная часть с прорезями для наматывания катушки электромагнитной цепи двигателя. Слоистая структура статора используется для предотвращения потерь на вихревые токи и гистерезиса, которые в противном случае произошли бы со сплошным сердечником. Катушка статора, также известная как обмотка статора, изготовлена ​​из медных проводов, изолированных эмалью, лаком или смолой, чтобы избежать короткого замыкания.

Ротор

Ротор — вращающаяся часть асинхронного двигателя. Он представляет собой цилиндрический узел, закрепленный на валу, несущем механическую нагрузку. В производстве асинхронных двигателей используются два типа роторов.

Ротор с короткозамкнутым ротором

 Ротор с короткозамкнутым ротором является одним из наиболее широко используемых роторов в производстве асинхронных двигателей из-за его исключительных характеристик, таких как надежность, прочность и низкая стоимость производства. Он получил свое название от своей цилиндрической клеточной структуры, состоящей из продольных токопроводящих стержней из алюминия или меди, замкнутых накоротко кольцами из одного и того же материала на обоих концах. Стержни ротора слегка скошены, чтобы предотвратить их блокировку в зазорах между обмотками статора, что обеспечивает плавное и бесшумное вращение. При этом количество стержней не должно быть равно целому кратному числу пазов статора, так как это может вызвать магнитную блокировку обоих компонентов.

Ротор с обмоткой

Ротор с обмоткой, также известный как ротор с контактными кольцами, представляет собой цилиндрический узел, сделанный из тонких ламинированных стальных листов, уложенных друг на друга, с прорезями на периферии для удерживания вращающихся обмоток. Концы вращательных обмоток соединены с тремя контактными кольцами, расположенными вокруг вала. Токосъемные кольца соединены с блоками сопротивления переменной мощности через щетки, что позволяет оператору изменять скорость двигателя, изменяя сопротивление.

Вал

Вал представляет собой длинный стержень из углеродистой стали, расположенный вдоль цилиндрической оси асинхронного двигателя. Это элемент, который обеспечивает преобразованную механическую энергию для конечного использования. Головка вала связана с различными механическими нагрузками, такими как шкивы, шестерни и т. д., тогда как задняя часть соединяется с вентилятором внутри двигателя.

Подшипники 

Вал ротора удерживается на месте подшипниками на обоих концах корпуса двигателя. Подшипники минимизируют трение вала, соединенного с корпусом, повышая эффективность двигателя. Корпус асинхронного двигателя содержит все компоненты двигателя, обеспечивает электрические соединения и обеспечивает вентиляцию частей двигателя для снижения тепловыделения. Конструкция корпуса часто включает ребра для отвода тепла.

Вентилятор

Вентилятор асинхронного двигателя действует как вытяжка и охлаждает асинхронный двигатель, рассеивая тепло. Он соединен с валом, передающим вращательное движение ротора на вентилятор.

Кожух

Кожух асинхронного двигателя содержит все компоненты двигателя, обеспечивает электрические соединения и обеспечивает вентиляцию частей двигателя для снижения тепловыделения. Конструкция корпуса часто включает ребра для отвода тепла.

Принцип работы асинхронного двигателя

Асинхронный двигатель работает по принципу электромагнитной индукции. Это явление, при котором ЭДС индуцируется в проводнике, когда он помещен в переменное магнитное поле. Эта индуцированная ЭДС в катушке определяется законом электромагнитной индукции Фарадея, который гласит, что электродвижущая сила вокруг замкнутого пути равна отрицательному значению скорости изменения магнитного потока, охваченного путем. Математически это утверждение можно записать как

ε=-\frac {dΦ}{dt}

Где ε — ЭДС индукции, Φ — магнитный поток, а t — время.

Взаимодействие между двумя магнитными полями заставляет ротор вращаться. Чтобы понять концепцию более подробно, давайте рассмотрим работу асинхронного двигателя.

Работа асинхронного двигателя

Когда переменный ток протекает через обмотки статора, он создает магнитное поле вокруг катушек обмоток. Катушки внутри статора расположены таким образом (пространственно друг от друга на 120°), что создаваемое ими магнитное поле начинает вращаться вследствие периодически меняющегося направления входного переменного тока. Вращающееся магнитное поле индуцирует ток, который течет через замкнутые обмотки ротора. Затем поток тока создает противо-ЭДС, которая противодействует изменению магнитного поля, создаваемого обмотками статора. Противоэдс обмоток ротора отстает 90 градусов (без нагрузки) за ЭДС обмоток статора. Эта разница в силе создает крутящий момент и заставляет ротор вращаться вокруг оси вала. Отставание также заставляет обмотки ротора вращаться немного медленнее, чем вращающееся поле. Разница между скоростью известна в технических терминах как «скольжение», и она может варьироваться в зависимости от нескольких факторов, таких как нагрузка, которую приводит двигатель, сопротивление цепи ротора и сила магнитного поля, создаваемого двигателем. статор. Работа асинхронного двигателя очень похожа на работу трансформатора, при этом первичная и вторичная обмотки представляют собой обмотки статора и ротора соответственно. Асинхронный двигатель также известен как вращающийся трансформатор из-за вращательного движения обмоток ротора. Операции и работа асинхронных двигателей могут различаться в зависимости от их типа.

Типы асинхронных двигателей

Асинхронные двигатели в основном подразделяются на две категории в зависимости от источника питания, от которого они работают, т. е. трехфазный асинхронный двигатель и однофазный асинхронный двигатель.

Трехфазный асинхронный двигатель

Трехфазный асинхронный двигатель является одним из наиболее часто используемых асинхронных двигателей в промышленных и коммерческих целях. Как следует из названия, трехфазные асинхронные двигатели — это те, которые работают от трехфазного источника переменного тока. Чтобы понять работу трехфазного асинхронного двигателя, необходимо немного разобраться в трехфазном источнике питания переменного тока. Направление тока в источнике питания переменного тока периодически изменяется, генерируя синусоидальную форму волны, при этом каждый цикл показывает величину тока, изменяющуюся от нуля до максимума в одном направлении, обратно до нуля, а затем до максимума в противоположном направлении. Трехфазный источник питания переменного тока содержит три различных синусоидальных сигнала переменного тока, так что, когда один из циклов достигает нуля, два других могут компенсировать уменьшение величины тока в цепи. Большинство наших бытовых электроприборов могут эффективно работать на частоте 50–60 Гц (циклов в секунду) одиночного синусоидального сигнала переменного тока; однако в промышленных целях для удовлетворения требований высокой мощности применяется трехфазный источник переменного тока.

В трехфазном асинхронном двигателе статор состоит из трех наборов обмоток, на которые подается входной трехфазный переменный ток. Обмотки статора расположены по схеме Y, образуя разность фаз 120-градусного электрического угла. Такое расположение обеспечивает вращающееся магнитное поле, и по закону Ленца ротор начинает вращаться вдоль своего направления, чтобы нейтрализовать действие электромагнитной индукции. Тем не менее из-за разницы между индуцируемым магнитным потоком ротора и магнитным потоком статора ротор никогда не достигает скорости вращающегося магнитного поля. Гипотетически, если ротору удастся достичь скорости, подобной скорости вращающегося магнитного поля, приложив некоторую внешнюю силу, то между потоками не будет отставания и электромагнитная индукция мгновенно прекратится. в основном два

Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Как следует из названия, трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором содержит ротор с короткозамкнутым ротором (рассмотренный выше) и работает от трехфазной сети переменного тока. Вращающееся магнитное поле индуцирует ток через проводящие стержни, который дополнительно генерирует магнитный поток ротора и заставляет ротор вращаться. Цилиндрическая конструкция клетки имеет определенные преимущества, такие как прочная конструкция и низкие затраты на техническое обслуживание; однако наиболее заметной особенностью роторов с короткозамкнутым ротором является простота конструкции для создания различных вариантов. Моментно-скоростные характеристики трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором можно легко изменить, регулируя перекос и длину токопроводящих стержней внутри ротора. Это позволяет легко заменять двигатели разных производителей, что упрощает замену двигателей. Тем не менее, отсутствие контроля скорости в асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором является недостатком их уникальной конструкции. Закороченные кольца на концах ротора не оставляют места для добавления переменного сопротивления, и поэтому трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором после достижения установившегося режима работает с постоянной скоростью.

Трехфазный асинхронный двигатель с контактным кольцом

Трехфазный асинхронный двигатель с контактным кольцом, также известный как трехфазный асинхронный двигатель с обмоткой ротора, представляет собой асинхронный двигатель с переменной скоростью. Ротор этих двигателей состоит из цилиндрического блока, содержащего многослойные стальные пластины, намотанные на катушки из медной проволоки. Обмотки ротора расположены по трехфазной схеме, причем клеммы каждой фазы подключены к токосъемным кольцам. Токосъемное кольцо — это электромеханическое устройство, которое способствует передаче мощности и электрических сигналов от неподвижного к вращающемуся компоненту. Когда источник переменного тока используется для возбуждения обмотки статора, создается магнитный поток. Вращающееся магнитное поле индуцирует ток через проводящие стержни, что создает дополнительный магнитный поток в роторе и заставляет его вращаться. Тем не менее, из-за большего количества витков в обмотках ротора индуцированное напряжение выше, чем индуцированный ток. Когда двигатель включен, внешнее сопротивление, воздействующее на обмотки ротора, приводит к тому, что ток ротора ослабляет вращающееся магнитное поле статора. Это означает, что как только двигатель достигает полной скорости, сопротивление можно регулировать для управления скоростью вращения, что дает операторам возможность выбирать пусковой крутящий момент и рабочие характеристики. Индуктивное сопротивление и разность фаз между I и V могут быть уменьшены, что позволяет двигателю обеспечивать высокий пусковой момент. По сравнению со стандартными двигателями с короткозамкнутым ротором сложность и техническое обслуживание контактных колец и щеток высоки. Тем не менее, в приложениях с высокими инерционными нагрузками, таких как большие вентиляторы, насосы и мельницы, конструкция ротора с обмоткой позволяет постепенно увеличивать нагрузку за счет управления скоростью и крутящим моментом.

Преимущества трехфазного асинхронного двигателя

• Они имеют простую и прочную конструкцию, что делает их долговечными и простыми в управлении.

• Стоимость обслуживания трехфазных асинхронных двигателей значительно ниже по сравнению с однофазными асинхронными двигателями.

• Наиболее важной особенностью, благодаря которой трехфазные асинхронные двигатели широко используются в промышленности, является то, что они запускаются автоматически и не требуют внешнего механизма для запуска вращения ротора. Вращающееся магнитное поле, создаваемое Y-образной формой обмоток статора, достаточно эффективно, чтобы вызвать пусковой момент, чего нельзя сказать об однофазных асинхронных двигателях.

• Разделение трехфазного входного переменного тока в трехфазном асинхронном двигателе приводит к распределению нагрузки и делает двигатель более эффективным с точки зрения скорости-моментной характеристики.

• Ротор трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором не имеет физического электрического соединения, что избавляет от потерь тока, которые могут возникнуть при передаче.

• Трехфазный асинхронный двигатель работает во вращающемся магнитном поле с постоянной величиной, т. е. создание крутящего момента является постоянным и не пульсирующим.

• Постоянное магнитное поле также снижает вибрацию двигателя.

Недостатки трехфазного асинхронного двигателя

• Трехфазный асинхронный двигатель потребляет больше тока при малой нагрузке из-за низкого коэффициента мощности. В результате много утечек меди, а эффективность низкая.

• Для управления скоростью трехфазного асинхронного двигателя требуется больше электрических компонентов, что приводит к созданию сложного электрического механизма.

• Асинхронный двигатель имеет высокий пусковой ток. Это вызывает снижение напряжения во время запуска.

Применение

Трехфазные асинхронные двигатели в основном используются в промышленных условиях. Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором используются как в бытовых, так и в промышленных целях, особенно в тех случаях, когда не требуется регулирование скорости двигателя, например, в погружных насосах, прокатных прессах, шлифовальных машинах, конвейерах, компрессорах напольных мельниц и т. д. Напротив, двигатели с контактными кольцами используются в приложения с большой нагрузкой, требующие высокого пускового момента, например, лифты, краны, линейные валы, мельничные прессы и т. д.

Однофазный асинхронный двигатель

Однофазные асинхронные двигатели почти идентичны трехфазным асинхронным двигателям; однако эти двигатели работают от однофазного переменного тока. Однофазные асинхронные двигатели широко используются в маломощных устройствах, таких как бытовые приборы. Они меньше по размеру и дешевле в производстве. Поскольку большинство этих двигателей имеют мощность в несколько киловатт, они также известны как двигатели с дробной мощностью в кВт. Статор однофазного асинхронного двигателя представляет собой неподвижную часть с пластинчатой ​​конструкцией, состоящей из штамповок, как у трехфазного асинхронного двигателя. Обмотка статора опирается на пазы по краю этих штамповок. Для активации этой обмотки используется однофазный источник переменного тока. Ротор состоит из пазов, заполненных токопроводящими алюминиевыми или медными стержнями. Индуцированное магнитное поле в роторе будет взаимодействовать с магнитным полем статора, образуя вращающееся поле. Даже с одной обмоткой это поле заставляет двигатель работать в том направлении, в котором он был запущен. Однако когда двигатели подключены к нагрузкам, обеспечить начальное вращение не представляется возможным. Чтобы обойти эту трудность, однофазный двигатель временно преобразуется в двухфазный двигатель, чтобы обеспечить вращающийся поток. Помимо основной обмотки статора предусмотрена пусковая обмотка. Пусковая или вспомогательная обмотка делается очень резистивной, тогда как основная или рабочая обмотка создается очень индуктивной. Из-за огромной разницы фаз между ними создается достаточный крутящий момент для вращения ротора.

Асинхронный двигатель с расщепленной фазой

В однофазном асинхронном двигателе с расщепленной фазой, также известном как двигатель с резистивным пуском, вспомогательные или пусковые обмотки располагаются под углом 90° к основным обмоткам статора. Вспомогательные обмотки вместе с резистором соединены с основными обмотками последовательно и параллельно сети переменного тока. Вспомогательная обмотка имеет несколько витков малого диаметра. Вспомогательные обмотки создают разность фаз между обоими потоками, создаваемыми основной обмоткой и обмоткой ротора. Когда двигатель достигает 75-80% максимальной скорости, центробежный выключатель отключает эту обмотку, которая неэффективна в рабочем режиме. В этом случае двигатель работает только от основной обмотки статора. Такой подход дает очень маленькую разность фаз, и, следовательно, пусковой момент в этих двигателях очень мал. В результате они используются в приложениях, требующих небольшого начального крутящего момента, таких как вентиляторы, воздуходувки или измельчители.

Асинхронный двигатель с пусковым конденсатором

Этот двигатель является более сложным вариантом асинхронного двигателя с расщепленной фазой. Индуктивность с расщепленной фазой недостаточна для создания высокого крутящего момента, потому что разность фаз, вызванная вспомогательными обмотками, мала. Этот недостаток устранен в двигателе с конденсаторным пуском за счет включения конденсатора последовательно с вспомогательной обмоткой. Этот двигатель оснащен конденсатором сухого типа, работающим от переменного тока. Тем не менее, этот конденсатор не используется постоянно. В этой схеме также используется центробежный выключатель, который отключает конденсатор и вспомогательную обмотку при работе двигателя на 75-80% синхронной скорости. Конденсатор потребляет большую разность фаз между током, протекающим через основные обмотки, и током, протекающим через вспомогательные обмотки. В результате, по сравнению с асинхронным двигателем с расщепленной фазой, пусковой момент этого двигателя чрезвычайно высок, даже достигая 300 процентов больше, чем полная нагрузочная способность асинхронного двигателя с расщепленной поверхностью. Этот двигатель используется в приложениях, где требуется большой пусковой крутящий момент, например, в токарных станках, компрессорах, сверлильных станках и т. д.

Асинхронный двигатель с пусковым конденсатором, работающий с конденсатором

Двигатель с пусковым конденсатором, работающий с конденсатором, имеет два конденсатора, включенных параллельно, и вспомогательную обмотку, соединенную последовательно. Один из этих двух конденсаторов используется исключительно для запуска (пусковой конденсатор) и имеет высокое значение емкости, а другой постоянно подключен к двигателю (рабочий конденсатор) и имеет низкое значение емкости. Пусковой конденсатор включен последовательно с центробежным выключателем, который отключается, когда скорость двигателя достигает 70% от скорости. Рабочий конденсатор улучшает коэффициент мощности двигателя, обеспечивая дополнительную зарядку переменного тока. В рабочем состоянии к двигателю подключены как рабочая обмотка, так и вспомогательная обмотка. Пусковой крутящий момент и эффективность этого двигателя очень высоки. Поэтому его можно использовать в приложениях, где требуется высокий пусковой крутящий момент, таких как холодильник, кондиционер, потолочный вентилятор, компрессор и т. д.

Асинхронный двигатель с экранированными полюсами

Асинхронный двигатель с экранированными полюсами представляет собой самозапускающийся однофазный асинхронный двигатель с медным кольцом, экранирующим полюса статора. Это медное кольцо служит вторичной обмоткой двигателя, и когда питание подается на статор, в медных кольцах индуцируется поток. Поток медного кольца взаимодействует с потоком обмоток статора, создавая вращающееся магнитное поле. Асинхронный двигатель с экранированными полюсами состоит из короткозамкнутого ротора, который взаимодействует с вращающимся магнитным полем. Это взаимодействие создает крутящий момент в роторе и вращает его. Важно отметить, что асинхронный двигатель с экранированными полюсами может вращаться только в одном направлении. Эти двигатели не имеют очень хорошего коэффициента мощности и в основном используются в качестве реле в таких устройствах, как вентиляторы, фены, проекторы, проигрыватели и т. д.

Преимущества однофазных асинхронных двигателей

Основным преимуществом однофазных асинхронных двигателей является простота сборки и изготовления. Работа асинхронного двигателя не зависит от состояния окружающей среды. В результате двигатель получается мощным и механически прочным.

Недостатки однофазных асинхронных двигателей

Хотя однофазные двигатели механически просты, известно, что они работают медленно или перегреваются при высокой нагрузке. Более того, поскольку однофазные двигатели не являются самозапускающимися, для их запуска требуется дополнительная схема, что, в свою очередь, дает больше возможностей для коротких замыканий и отказов.

Его конструкция, принцип работы и типы

Якоби добился выдающегося успеха, когда в мае 1834 года впервые изобрел первый в мире электродвигатель. Через четыре года он перепрофилировал свой мотор и использовал его, чтобы тянуть лодку с 14 человек в нем. Позже многие исследователи по всему миру начали создавать двигатели, похожие на оригинальный двигатель Якоби. В конце концов, много лет спустя именно Никола Тесла изобрел первый однофазный асинхронный двигатель, проводя эксперименты в 1887 году. Сегодня мы можем найти применение однофазных асинхронных двигателей во многих бытовых приборах, включая вентиляторы, посудомоечные и стиральные машины.

Что такое однофазный асинхронный двигатель?

Двигатель — это устройство, которое преобразует электрическую энергию в механическую для выполнения функциональных задач. Двигатели можно разделить на две большие категории: двигатель переменного тока и двигатель постоянного тока. Однофазный асинхронный двигатель является примером двигателя переменного тока, в котором используется однофазный переменный ток (ток, который меняет направление, полярность и величину). Однофазная индукция работает по принципу электромагнитной индукции.

Конструкция однофазного асинхронного двигателя

Конструкция однофазного асинхронного двигателя очень проста и состоит из двух основных компонентов: статора и ротора. Как следует из названия, ротор — это вращающаяся часть, а статор — неподвижная часть. И статор, и ротор имеют обмотки из проволоки, которые создают магнитный поток или поле, когда через них проходит ток. Если посмотреть на ротор, то можно обнаружить, что он слегка перекошен. Стержни ротора наклонены для снижения шума и вибрации. Ротор находится в сердечнике статора, а статор ламинирован для уменьшения потерь на вихревые токи.

Принцип работы однофазного асинхронного двигателя

Однофазный асинхронный двигатель работает по принципу электромагнитной индукции. Электромагнитная индукция — это явление, возникающее в проводнике всякий раз, когда он помещается в изменяющееся или движущееся магнитное поле. За счет электромагнитной индукции в проводнике возникает электродвижущая сила.

Чтобы понять принцип работы, вы должны понять два важных факта в физике, первый и второй законы Фарадея.

Первый закон Фарадея гласит: «Всякий раз, когда проводник помещается в переменное магнитное поле, индуцируется электродвижущая сила».

Второй закон Фарадея гласит: «ЭДС индукции в катушке равна скорости изменения потокосцепления».

Мы знаем, что переменный ток переменный по своей природе, обеспечивая необходимый поток для наведения ЭДС.

Когда мы включаем двигатель, через обмотки статора начинает течь переменный ток. Однофазный переменный ток создает магнитный поток, который имеет переменный характер. ЭДС индуцируется в обмотке ротора, расположенной в центре статора. Направление ЭДС индукции можно объяснить с помощью закона Ленца. Закон Ленца гласит, что ‘ ЭДС индукции в проводнике равна по величине и противоположна по направлению, а проводник создает магнитный поток, противодействующий вызвавшей его причине’ 

ротор сначала пытается противодействовать изменяющемуся магнитному полю статора. Когда на ротор передается пусковой момент, ротор начинает вращаться вместе с изменяющимся магнитным полем катушки статора. Но что такое пусковой момент? Крутящий момент – это сила, необходимая для вращения механизма. В начальном состоянии крутящий момент ротора равен нулю. Стартовый момент должен быть приложен извне, чтобы заставить ротор вращаться.

Зачем однофазному асинхронному двигателю нужен пусковой момент?

Однофазный асинхронный двигатель нуждается в пусковом моменте, поскольку он не запускается самостоятельно. Это можно объяснить еще одним фактом, называемым теорией двойного вращения поля. Согласно теории двойного вращения магнитное поле, создаваемое однофазным переменным током в статоре, можно разделить на две составляющие. Эти две составляющие равны по величине и противоположны по направлению. Из-за этого эффекта ротор вместо вращения начинает вибрировать. По этой причине однофазный асинхронный двигатель не запускается самостоятельно.

Чтобы решить эту проблему, к статору добавлена ​​еще одна обмотка. Таким образом, статор имеет две обмотки, одна — основная, создающая магнитный поток, а другая — вспомогательная.

Что такое вспомогательная обмотка?

Вспомогательная обмотка — это вторичная обмотка статора для достижения начального крутящего момента ротора, необходимого для вращения. Обычно вспомогательная обмотка работает до тех пор, пока ротор не достигнет 80% полной скорости, после чего ее отключает центробежный выключатель. Существует множество способов создания пускового момента с помощью вспомогательной обмотки, по которым однофазный асинхронный двигатель классифицируют на пять типов.

Типы однофазного индукционного двигателя

1. Индукционный мотор сплит-фазой

Аусилиарная ветра помещается в перпендикулярную моторику. Вспомогательная обмотка имеет меньшее количество витков и является резистивной, а основная обмотка имеет большее количество витков и является индуктивной. Поскольку вспомогательная обмотка резистивная, ток, протекающий через нее, совпадает по фазе с входным напряжением. Из-за индуктивности основной обмотки напряжение отстает. Таким образом достигается разность фаз между потоком, создаваемым вспомогательной обмоткой и основной обмоткой, достаточная для обеспечения пускового момента. После того, как двигатель достигает 75% своей полной скорости, центробежный выключатель размыкается и отключает вспомогательную обмотку. Для этого двигателя требуется высокий пусковой ток, примерно в 7-8 раз превышающий потребность двигателя при работе с полной нагрузкой.

Разница фаз очень мала; следовательно, пусковой момент, достигаемый этим методом, также невелик. Таким образом, вы можете найти асинхронные двигатели с расщепленной фазой в приложениях, требующих низкого пускового момента, таких как воздуходувки, вентиляторы и т. д.

усовершенствованная версия асинхронного двигателя с расщепленной фазой. В нем вы можете найти конденсатор, включенный последовательно со вспомогательной обмоткой, чтобы обеспечить необходимую разность фаз. Достигнутая разность фаз почти равна 90 градусов, что является максимальной разностью фаз, которую можно получить. Следовательно, пусковой крутящий момент также высок, до 300% крутящего момента в условиях полной нагрузки. Конденсатор и вспомогательная обмотка отключаются, когда двигатель достигает 80% полной скорости.

Благодаря высокому пусковому крутящему моменту этот тип двигателя можно найти в приложениях, требующих высокого пускового крутящего момента, таких как токарные станки и компрессоры.

3. Конденсатор Пуск Конденсатор Работа

Как следует из названия, в этом двигателе используются два конденсатора: один пусковой, а другой рабочий. Пусковой конденсатор имеет очень высокое значение емкости, а рабочий конденсатор имеет низкое значение емкости. Пусковой конденсатор отключается от вспомогательной обмотки с помощью включенного последовательно с ней центробежного выключателя. Два конденсатора соединены параллельно друг другу и последовательно со вспомогательной обмоткой. Рабочий конденсатор постоянно подключен к цепи. Начальный крутящий момент и эффективность двигателя высоки, и вы можете найти этот тип асинхронного двигателя в конвейерных лентах и ​​насосах.

4. Асинхронный двигатель с разделенными конденсаторами постоянного тока

В асинхронном двигателе с постоянными конденсаторами вспомогательная обмотка остается в цепи на протяжении всего времени работы двигателя. Один и тот же конденсатор действует как пусковой и рабочий конденсатор и имеет низкое значение емкости. Этот двигатель не имеет центробежного выключателя для отключения вспомогательной обмотки от цепи. Начальный крутящий момент, достигаемый в этом двигателе, не такой высокий, как у асинхронного двигателя с конденсаторным пуском. Он используется в приложениях, требующих умеренного пускового момента от 80% до 100% от полного крутящего момента двигателя. Вы можете найти этот двигатель в обогревателях, потолочных вентиляторах и вытяжных вентиляторах.

5. Асинхронный двигатель с экранированными полюсами

Асинхронный двигатель с экранированными полюсами имеет другую конфигурацию и не имеет вспомогательной обмотки. Вместо вспомогательной обмотки используется экранированное кольцо для создания разности фаз. Заштрихованное кольцо и обмотка статора намотаны на одни и те же полюса, но заштрихованное кольцо заштриховано от обмотки статора. Заштрихованное кольцо обладает высокой индукцией; следовательно, когда ток проходит через обмотку статора, в заштрихованном кольце индуцируется ЭДС. Согласно закону Ленца, ЭДС индукции в заштрихованном кольце будет противоположна по направлению и будет противодействовать основному потоку, создаваемому обмоткой статора. Таким образом, создается разность фаз между основным потоком и потоком, создаваемым заштрихованным кольцом. Так работает асинхронный двигатель с расщепленными полюсами. Асинхронный двигатель с экранированными полюсами имеет низкий пусковой момент, и вы найдете его в игрушках, радиоприемниках, настольных вентиляторах и других небольших устройствах.

Очень интересно узнать о моторах и их функционировании. Изобретение однофазного асинхронного двигателя и следующее изобретение, трехфазный асинхронный двигатель, произвели огромную революцию. Применение однофазного асинхронного двигателя имеет более широкую область применения, так как мы используем однофазный ток для бытовых приборов. Его можно найти в вентиляторах, электробритвах, миксерах и во многих промышленных устройствах.

В обязанности инженера-механика и инженера-электрика входит выбор двигателя для конкретного привода в зависимости от требуемой мощности. Современный электромобиль, который мы видим на дорогах, использует двигатель постоянного тока в качестве трансмиссии. Двигатель постоянного тока имеет другую конфигурацию с принципом.

Асинхронный двигатель Принцип работы — однофазный и трехфазный асинхронный двигатель

Асинхронный двигатель представляет собой электрическую машину переменного тока, которая преобразует электрическую энергию в механическую. Асинхронный двигатель широко используется в различных приложениях от основных бытовых приборов до тяжелой промышленности. У машины так много применений, что трудно сосчитать, и вы можете себе представить масштабы, зная, что почти 30% электроэнергии, вырабатываемой в мире, потребляется самими асинхронными двигателями. Эту удивительную машину изобрел великий ученый Никола Тесла, и это изобретение навсегда изменило ход человеческой цивилизации.

Вот несколько применений однофазных и трехфазных асинхронных двигателей , которые мы можем найти в повседневной жизни.

Применение однофазных асинхронных двигателей:

• Бытовые электрические вентиляторы
• Сверлильные станки
• Насосы
• Измельчители
• Игрушки
• Пылесос
• Вытяжные вентиляторы
• Компрессоры и электробритвы

Применение трехфазных асинхронных двигателей:

• Мелкие, средние и крупные предприятия.
• Лифты
• Краны
• Привод токарных станков
• Маслоэкстракционные мельницы
• Роботизированные руки
• Система конвейерных лент
• Тяжелые дробилки

Асинхронные двигатели бывают разных размеров и форм, имеющих относительные характеристики и электрические характеристики. Они варьируются от нескольких сантиметров до нескольких метров в размерах и имеют номинальную мощность от 0,5 л. с. до 10000 л.с. Пользователь может выбрать наиболее подходящую из множества моделей для удовлетворения своих потребностей.

Мы уже обсуждали основы двигателей и их работу в предыдущей статье. Здесь мы подробно обсудим конструкцию асинхронного двигателя и работу .

Принцип работы асинхронного двигателя

Для понимания принципа работы асинхронного двигателя сначала рассмотрим простую установку, как показано на рисунке.

Здесь,

• Берут два одинаковых размера железных или ферритовых сердечника и подвешивают в воздухе на расстоянии.
• На верхнюю жилу наматывают эмалированную медную проволоку, затем на нижнюю и два конца отводят в сторону, как показано на рисунке.
• Сердечник здесь действует как среда для переноса и концентрации магнитного потока, создаваемого катушкой во время работы.

Теперь, , если мы подключим источник переменного напряжения к двум концам медного провода, у нас будет что-то вроде того, что показано ниже.

Во время положительного цикла AC : 

Здесь в течение первого полупериода положительное напряжение в точке «А» будет постепенно уменьшаться от нуля до максимума, а затем возвращается к нулю. В этот период протекание тока в обмотке можно представить в виде.

Здесь

• Во время положительного цикла источника переменного тока ток в обеих обмотках постепенно увеличивается от нуля до максимума, а затем постепенно возвращается от максимума к нулю. Это связано с тем, что согласно закону Ома сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на клеммах, и мы много раз обсуждали это в предыдущих статьях.
• Обмотки намотаны таким образом, что ток в обеих обмотках течет в одном направлении, и мы можем видеть то же самое, представленное на схеме.

Теперь давайте вспомним закон под названием закон Ленца, который мы изучали ранее, прежде чем идти дальше. Согласно закону Ленца, Проводник, по которому течет ток, создаст магнитное поле, заполненное вокруг его поверхности,

, и если мы применим этот закон в приведенном выше примере, то магнитное поле будет создаваться каждой петлей как в катушки. Если добавить магнитный поток, создаваемый всей катушкой, то получится значительная величина. Весь этот поток появится на железном сердечнике, так как катушка была намотана на тело сердечника.

Если для удобства провести линии магнитного потока, сосредоточенные на железном сердечнике , с обоих концов, то у нас будет примерно так, как показано ниже.

Здесь видно, как магнитные линии концентрируются на железных сердечниках и их движение через воздушный зазор.

Интенсивность этого потока прямо пропорциональна току, протекающему по катушкам, намотанным на оба железных тела. Таким образом, во время положительного полупериода поток изменяется от нуля до максимума, а затем снижается от максимума до нуля. После завершения положительного цикла напряженность поля в воздушном зазоре также достигает нуля, и после этого у нас будет отрицательный цикл.

Во время отрицательного цикла переменного тока : 

Во время этого отрицательного цикла синусоидального напряжения положительное напряжение в точке «В» постепенно уменьшается от нуля до максимума, а затем возвращается к нулю. Как обычно, из-за этого напряжения будет протекать ток, и мы можем видеть направление этого тока в обмотках на рисунке ниже.

Поскольку ток линейно пропорционален напряжению, его величина в обеих обмотках постепенно увеличивается от нуля до максимума, а затем снижается от максимума до нуля.

Если принять во внимание закон Ленца, то вокруг катушек возникнет магнитное поле из-за протекания тока аналогично изучаемому случаю в положительном цикле. Это поле будет сосредоточено в центре ферритовых сердечников, как показано на рисунке. Поскольку интенсивность потока прямо пропорциональна току, протекающему в катушках, намотанных на оба железных тела, этот поток также будет изменяться от нуля до максимума, а затем уменьшаться от максимума до нуля в зависимости от величины тока. Хотя это похоже на положительный цикл, есть разница, и это направление силовых линий магнитного поля. Вы можете наблюдать эту разницу в направлении потока на диаграммах.

После его отрицательного цикла следует положительный цикл, за которым следует другой отрицательный цикл, и так продолжается до тех пор, пока синусоидальное напряжение переменного тока не будет удалено. И из-за этого чередующегося цикла напряжения магнитное поле в центре железных сердечников продолжает изменяться как по величине, так и по направлению.

В заключение, используя эту установку,

• Мы разработали область концентрации магнитного поля в центре железных сердечников.
• Напряженность магнитного поля в воздушном зазоре постоянно меняется как по величине, так и по направлению.
• Поле повторяет синусоидальную форму напряжения переменного тока.

Закон электромагнитной индукции Фарадея

Эта установка, которую мы обсуждали до сих пор, лучше всего подходит для реализации закона электромагнитной индукции Фарадея. Это связано с тем, что постоянно изменяющееся магнитное поле является самым основным и важным требованием для электромагнитной индукции.

Мы изучаем этот закон здесь, потому что асинхронный двигатель работает по принципу электромагнитной индукции Фарадея.

Теперь, чтобы изучить явление электромагнитной индукции, давайте рассмотрим следующую установку.

• Берут проводник и формируют его в виде квадрата, оба конца которого закорочены.
• Металлический стержень закрепляется в центре проводящего квадрата, выступающего в роли оси установки.
• Теперь квадрат-проводник может свободно вращаться вдоль оси и называется ротором.
• Ротор размещается в центре воздушного зазора так, чтобы петля проводника могла испытывать максимальное поле, создаваемое катушками ротора.

В соответствии с законом электромагнитной индукции Фарадея мы знаем, что « когда переменное магнитное поле пересекает металлический проводник, в проводнике индуцируется ЭДС или напряжение» .

Теперь давайте применим этот закон к пониманию работы асинхронного двигателя:

• Согласно этому закону электромагнитной индукции, ЭДС должна индуцироваться в проводнике ротора, расположенном в центре, из-за изменяющегося магнитного поля. испытал это.
• Из-за этой индуцированной ЭДС и короткого замыкания проводника по всей петле протекает ток, как показано на рисунке.
• Вот ключ к работе асинхронного двигателя. Мы знаем, что в соответствии с законом Ленца проводник с током создает вокруг себя магнитное поле, интенсивность которого пропорциональна величине тока.
• Поскольку закон универсален, то проводящая петля ротора также должна генерировать магнитное поле, так как через нее протекает ток из-за электромагнитной индукции.
• Если мы назовем магнитное поле, создаваемое обмотками статора и установкой железного сердечника, как основной поток или поток статора. Тогда мы можем назвать магнитное поле, создаваемое петлей проводника ротора, потоком ротора.
• Из-за взаимодействия основного потока и потока ротора на ротор действует сила. Эта сила пытается противодействовать индукции ЭДС в ротор, регулируя положение ротора. Следовательно, в это время мы будем испытывать движение в положении вала.
• Теперь магнитное поле продолжает изменяться из-за переменного напряжения, сила также продолжает непрерывно и без остановки регулировать положение ротора.
• Таким образом, ротор продолжает вращаться благодаря переменному напряжению, и, таким образом, у нас есть механическая мощность на валу или оси ротора.

Таким образом, мы увидели, что из-за электромагнитной индукции ротора мы имеем механическую мощность на валу. Таким образом, имя, данное этой установке, называется «Асинхронный двигатель».

До сих пор мы обсуждали принцип работы асинхронного двигателя, но помните, что теория и практика различны. А для работы асинхронного двигателя необходима дополнительная настройка, о которой мы поговорим ниже.

Однофазный асинхронный двигатель

Асинхронный двигатель, работающий от однофазной сети переменного тока, называется Однофазный асинхронный двигатель.

Линия электропередачи, доступная для нас в домах, представляет собой однофазную линию электропередачи переменного тока 240 В / 50 Гц, а асинхронные двигатели, которые мы используем в повседневной жизни в наших домах, называются однофазными асинхронными двигателями.

Чтобы лучше понять принцип работы однофазного асинхронного двигателя, давайте рассмотрим конструкцию однофазного асинхронного двигателя.

Здесь

• Возьмем несколько проводников и насадим их на свободно вращающийся вал, как показано на рисунке.
• Кроме того, мы закоротим концы всех проводников металлическим кольцом, тем самым создав несколько петель проводников, которые мы изучали ранее.
• Эта установка ротора выглядит как короткозамкнутая клетка при ближайшем рассмотрении, и поэтому она называется асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором. Здесь давайте посмотрим на трехмерную структуру ротора с короткозамкнутым ротором.

• Статор, который считался цельным куском железа, на самом деле представляет собой группу тонких листов железа, сложенных вместе. Они настолько плотно прижаты друг к другу, что между ними буквально не будет воздуха. Мы используем стопку листов железа вместо одного куска железа по той же причине, по которой мы используем листы катаного железа в случае силового трансформатора, чтобы уменьшить потери в железе. Используя метод стекирования, мы значительно снизим потери мощности, сохранив при этом производительность на том же уровне.

Работа этой установки аналогична установке, используемой для объяснения принципа работы асинхронного двигателя.

• Во-первых, мы обеспечим переменное напряжение, и из-за этого напряжения ток протекает через обмотку статора, намотанную как на верхний, так и на нижний сегменты.
• Из-за тока на верхней и нижней обмотках создается магнитное поле.
• Масса листов железа действует как основная среда для переноса магнитного поля, создаваемого катушками.
• Это переменное магнитное поле, переносимое железным сердечником, концентрируется в центральном воздушном зазоре из-за преднамеренной конструкции конструкции.
• Теперь, поскольку ротор находится в этом воздушном зазоре, короткозамкнутые проводники, закрепленные на роторе, также испытывают это переменное поле.
• Из-за поля в проводниках ротора индуцируется ток.
• Поскольку ток проходит по проводникам ротора, вокруг ротора также создается магнитное поле.
• При взаимодействии генерируемого магнитного поля ротора и магнитного поля статора на ротор действует сила.
• Эта сила двигает ротор вдоль оси и тем самым мы будем иметь вращательное движение.
• Поскольку напряжение представляет собой постоянно изменяющееся синусоидальное напряжение, ротор также продолжает непрерывно вращаться вдоль своей оси. Таким образом, мы будем иметь непрерывный механический выход для заданного однофазного входного напряжения.

Хотя мы предположили, что ротор будет автоматически вращаться после подачи питания на однофазный двигатель, это не так. Поскольку поле, создаваемое однофазным асинхронным двигателем, представляет собой переменное магнитное поле, а не вращающееся магнитное поле. Таким образом, при запуске двигателя ротор блокируется в своем положении, потому что сила, действующая на него из-за нижней и верхней катушек, будет одинаковой величины и противоположна по направлению. Таким образом, в начале чистая сила, действующая на ротор, равна нулю. Чтобы избежать этого, мы будем использовать вспомогательную обмотку для асинхронного двигателя, чтобы сделать его самозапускающимся двигателем. Эта вспомогательная обмотка обеспечит необходимое поле, чтобы заставить ротор двигаться в начале. Примером для этого случая является электрический вентилятор, который мы видим в нашей повседневной жизни, который запускает конденсатор и приводит в действие асинхронный двигатель с вспомогательной обмоткой, соединенной последовательно с конденсатором.

Трехфазный асинхронный двигатель

Асинхронный двигатель, работающий от трехфазного переменного тока, называется трехфазным асинхронным двигателем. Обычно трехфазные асинхронные двигатели используются в промышленности и не подходят для бытового применения.

Линия электроснабжения, используемая в промышленности, имеет напряжение 400 В/50 Гц. Трехфазная четырехлинейная сеть переменного тока, а асинхронные двигатели, работающие от этой сети в промышленности, называются трехфазными асинхронными двигателями.

Для лучшего понимания принципа работы трехфазного асинхронного двигателя рассмотрим конструкцию трехфазного асинхронного двигателя.

Здесь

• Обмотка фазы А начинается с верхнего сегмента, за которым следует нижний сегмент, как показано на рисунке.
• Что касается двух концов фазы, то обмотка А подключается к линии питания фазы А трехфазного источника питания, а другой конец подключается к нейтрали того же трехфазного четырехлинейного источника питания. Это возможно, потому что в трехфазном четырехлинейном источнике питания у нас есть первые три линии, несущие три линейных напряжения, а четвертая линия нейтральна.
• Другие двухфазные обмотки следуют той же схеме, что и фаза A. На двух концах обмотки фазы B один подключается к линии питания фазы B трехфазного источника питания, а другой конец подключается к нейтрали тех же трех. фазы четырехлинейного питания.
• Структура ротора аналогична беличьей клетке и представляет собой тот же тип ротора, который используется в однофазном асинхронном двигателе.

Теперь, если подать электроэнергию на трехфазные обмотки статора, то ток начнет течь во всех трех обмотках. Из-за этого протекания тока катушки будут генерировать магнитное поле, и это поле будет течь по пути с меньшим магнитным сопротивлением, обеспечиваемому многослойным сердечником. Здесь конструкция двигателя спроектирована таким образом, что магнитное поле, переносимое сердечником, концентрируется в воздушном зазоре в центре, где расположен ротор. Таким образом, магнитное поле, сосредоточенное сердечником в центральном зазоре, воздействует на проводники в роторе, индуцируя в них ток.

При наличии тока в проводнике ротор также генерирует магнитное поле, которое взаимодействует с полем статора в любой момент времени. И благодаря этому взаимодействию на ротор действует сила, приводящая во вращение двигатель.

Здесь магнитное поле, создаваемое статором, имеет вращающийся тип из-за трехфазной мощности, в отличие от переменного типа, который мы обсуждали в однофазном двигателе.